JPH02148674A - 発熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、発熱体や導電路の所望個所を低温化してその
個所で前記発熱体等を支持することができ、また発熱体
の温度分布を極めて容易に調整することができる発熱体
に関する。

（従来の技術） 直接加熱方式の発熱装置の場合、全体容器の中に、通電
によって抵抗発熱する抵抗発熱体が配置され、この発熱
体の両端部を直接電源電極に接続したり、または、発熱
体の各両端部と電極との間に導電性部材から成る導電路
を介在せしめて構成されている。

誘導加熱方式の発熱装置の場合には、誘導電流を発熱体
に生成させる誘導コイルが全体容器に設けられ、発熱体
には電極が接続されないが、発熱体は支持部材によって
容器中に取り付けられる。

発熱体は所望の抵抗率を有する導電性材料で形成される
が、このような材料としては、例えば、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ
のような高融点金属、ニクロムのような合金の外に、炭
素または黒鉛が広く用いられている。これら材料のうち
、炭素材または黒鉛材は、非酸化性雲囲気下における耐
熱度が高く、しかも加工性に優れていて各種の複雑な形
状に加工できるため、発熱体の材料としてとくに貫用さ
れている。また、最近では、炭素繊維（または黒鉛繊維
）を強化材とし、炭素（または黒鉛）をマトリクスとす
る炭素繊維／炭素コンポジット（以下、Ｃ／Ｃコンポジ
ットという）の発熱体は、その加工性が優れていること
に加えて、なによりも機械的強度が著しく高く、薄形、
細径、複雑で精密な形状に加工できるという点で広く注
目を集めている。

発熱体の形状や大きさは、被加熱物の形状、大きさ、加
熱態様などに対応して多岐に亘るが、例えば、その形状
は、棒状、平板状、筒状、スパイラル状などである。そ
して、大型の発熱体を必要とする場合は、個々の発熱体
を互いに機械的かつ電気的に接続して所望の大きさと形
に組立てるという方法が採られている。

一方、導電路は、上記した発熱体と電源とを接続して電
源から発熱体への通電を媒介する部材で、発熱体の場合
と同様な材料の外に、モリブデンのような高温耐熱金属
や、モリブデン硅化物のような導電性セラミックスでも
形成することができる。

そして、その形状は、平板、角棒、円柱など比較的単純
な形状でよい。

（発明が解決しようとする課題） ところで、発熱体を発熱装置内に配置するためには、こ
の発熱体を支持することが必要である。

発熱体が小型・軽量である場合は、その両端部を電極（
または導電路）に接続すれば、その接続部が支持点とし
て充分に機能し不都合は生じない。

しかしながら、発熱体が大型で重量のある場合は、その
両端部の支持だけでは不充分で、発熱体の発熱部の複数
個所に支持部材をあてがって支持することが必要になる
。例えば、長さが数ｍにも及ぶ黒鉛製の棒状発熱体の場
合、２０００°Ｃ以上の温度になると、黒鉛の強度低下
が起り、その中央発熱部が自重によって変形するという
問題が生ずる。このため、発熱部に支持部材をあてがっ
て発熱体の変形防止をはかることが必要になる。

また、個々の発熱体を接続して大型化した発熱体などの
場合には、その組立て形状を維持するために、各発熱体
の接続部を支持したり、他の高温の部分で支持したりす
ることが必要になる。

しかしながら、上記したような場合、高融点金属の支持
部材で発熱体を支持すると、この高融点金属が脆性な炭
化物になってしまい、その機械的強度が著しく低下して
支持機能が失なわれる。

このような問題を起さない材料として炭素（または黒鉛
）材がある。しかしながら、この材料は、金属に比べて
本来その機械的強度が低いので、この材料で支持部材を
形成するためには、形状を大形化して全体の機械的強度
を保持しなければならない、しかし、支持部材の形状を
大形化すると、その熱容量も大きくなるため、接触して
いる発熱体から熱を吸収してしまう。発熱体サイドから
いうと、支持部材で支持されることにより、その支持個
所で熱量が増大して温度分布の不均一がもたらされるこ
とになる。

一方、発熱装置においては、所望する温度分布を均一に
形成することが非常に大切であるが、従来は、発熱体の
形状を変化させたり、異なる発熱密度の発熱体を組合せ
たり、また発熱体の装置における配置位置を変化させた
り、更には装置の断熱壁を調整したりして、温度分布の
調節がはかられている。

しかしながら、このような方法では微妙な温度分布の調
節は極めて困難である。

本発明は、このような問題が解決されているだけでなく
、更に、発熱体と導電路の接続部、導電路とａの接続部
、発熱体、導電路、電極のそれぞれの熱量）傷も防止さ
れる発熱装置の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、発
熱体または該発熱体と電極の間を接続する導電路のいず
れかに、放熱調整部材、または放熱体と接続する熱伝導
部材が配設されていることを特徴とする発熱装置が提供
される。

本発明にかかる発熱体、導電路において、用いる材料は
、従来から用いられているものであれば何であってもよ
いが、機械的強度が著しく高く、また加工性にも優れて
いるということからしてＣ／Ｃコンポジットは好ましい
材料である。

まず、本発明の発熱装置において、発熱体または導電路
には放熱調整部材が配設されている。そして、この放熱
調整部材が、発熱体で発生した熱量または発熱体から導
電路に流入してきた熱量を、前記放熱調整部材の配設個
所から放散せしめて、前記配設個所を低温化するという
作用を発揮する。

この場合、放熱調整部材の放熱態様は、装置内の雰囲気
ガスの対流による放熱か、または輻射による放熱かによ
って次のようになる。

放熱が雰囲気ガスの対流によって進む場合は、発熱体ま
たは導電路に配設する放熱調整部材の表面形状や表面積
を、該部材を配設する個所の発熱体または導電路の表面
積と異なるようにすればよい０例えば、発熱体や導電路
の所望個所にフィンを取付けたり、異形の板体を取付け
たりすればよい。

このようにすると、放熱調整部材の配設個所においては
、発熱体や導電性の他の部分に比べて、対流雰囲気ガス
との接触面積は大となり、その結果、この配設個所から
の放熱量は増加し、その個所は他の部分に比べて低温化
する。このような働きをする放熱調整部材としては、耐
熱性をイｆする熱伝導性の材料、例えば炭素（または黒
鉛）材、ＳｉＣ，ＢＮのような導電性セラミックスを用
いることができる。

とりわけ、Ｃ／Ｃコンポジットは炭素繊維の配向状態に
よって導電率や熱伝導率に異方性を付与することができ
るので、放熱調整部材として好適である。

なお、この場合には、発熱体や導電路の所望個所に、そ
の接触流量が他の個所と異なるように雰囲気ガスを接触
せしめることによっても、上記と同様の効果を得ること
ができる。

次に、放熱が輻射によって進む場合は、発熱体または導
電路に配設する放熱Ａｌｌｌｌ材部材面積を、該部材を
配設する発熱体や導電路の配設個所の表面積より大きく
なるようにしたり、または、この配設個所に黒化塗料を
塗布して配設個所の表面輻射率を他の部分より高くなる
ようにする。

このようにすると、放熱調整部材の表面または黒化塗料
塗布部分からの輻射熱は他の部分より大となり、その結
果、配設個所は他の部分に比べて低温化する。

なお、この場合には、発熱体や導電路の所望個所に近接
する、例えば発熱装置の内壁のような周囲部材の熱反射
率を小さくすることにより、この所望個所を低温化でき
、上記と同様の効果を得ることもできる。

次に、本発明の発熱装置においては、発熱体または導電
路に熱伝導部材が配設される。

すなわち、発熱体または導電路所望個所には、熱伝導部
材の一端が接着材やビスなどによって取付けられ、他端
は、装置の外壁のような放熱体と接続される。用いる熱
伝導部材は、前記した放熱調整部材に用いるような材料
の外に、電気絶縁性接着材であってもよい、しかし、機
械的強度も大きく支持部材としての機能を併有するよう
な材料であることが好ましい、Ｃ／Ｃコンポジットは極
めて好適である。

このようにすると、発熱体または導電路において、この
熱伝導部材の配設個所からは、熱が前記部材を経由して
放熱体から外部に放散される。それゆえ、前記配設個所
は、発熱体または導電路の他の部分に比べて低温化する
。

しかも、熱伝導部材は、装置壁のような固定放熱体に取
付けられて発熱体または導電路を支持する支持部材とし
ても機能している。

（発明の実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて更に詳細に
説明する。第１図は、発熱体に放熱調整部材を配設する
１例の分解斜視図である。図において、発熱体ｌはその
端部に透孔１ａが形成され、同しく端部に透孔２ａが形
成されている電極２と重ね合わされ、両透孔にポル１３
ａを貫挿し、ナツト３ｂで緊締することにより、互いが
接続されている。

発熱体１の所望個所、すなわち放熱させて低温化したい
個所には、導電性接着材４によって、両側に起上り部５
ａ、５ｂを有するフィン５が放熱調整部材として接着さ
れいてる。

かくして、起上り部５ａ、５ｂの表面からは放熱が進む
ので、この接着個所は発熱体ｌの他の部分よりも低温化
する。このとき、フィン５の表面積を変化させることに
より、放熱量も変化できるので、接着個所の低温化の状
態を調節することができる。

この接着個所の低温化により、電極２との接続部や電極
２それ自体を低温化することができ、電極２の熱を負傷
の防止、接続部の構造の単純・小型化が可能となる。

第２図は他の実施例の分解斜視図である。この場合は、
第１図のフィン５に代えて、発熱体ｌの所望個所には黒
化塗料層６が形成されている。この部分は、発熱体ｌの
他の部分よりも輻射率が高くなっていてこの部分が放熱
調整部材として機能する。黒化塗料Ｎ６からの放熱■は
他の部分よりも増加するので、この黒化塗料層６の部分
が低温化する。このとき、黒化塗料の種類を変化させて
この部分の輻射率を変えることにより、低温化の度合を
調整することができる。

第３図と第４図の実施例を示す斜視図である。

第３図においては、発熱体ｌの所望個所に、発熱体１と
同幅の板体７を回転自在となるようにビス８で取付けて
放熱調整部材としている。第３図のような状態にしてお
くと、発熱体ｌと比べてこの取付は個所におけるその表
面積は大差がなく全体の包絡体積は小さいので放熱効果
は少ないが、しかし、第４図に示したように、板体７を
回転させて、その包絡体積を大きくすると、この板体７
からの放熱量は増加する。その結果、この板体７の取付
は個所は低温化する。このとき、板体７の回転の度合、
すなわち包絡体積を変化させることにより、この個所か
らの放熱量が調節できるので、この個所の低温化の度合
を微妙に変化させることが可能となる。

第５図は、導電路に熱伝導部材を配設した１例を示す分
解斜視図である０図において、導電路１１はＣ／Ｃコン
ポジットから成り、その一端は図示しない発熱体と接続
され、他端には透孔１１ａが形成され、ここに電極２の
透孔２ａが重ね合わされ、両送孔に貫挿されたポル１−
３ａとナツト３ｂを緊締することによって互いが接続さ
れている。

発熱体ｌの所望個所、すなわち低、温化したい個所と、
外部に放熱している装置筐体の壁１２の間には、Ｃ／Ｃ
コンポジット製で両側が折れ曲っている支持板１３が熱
伝導部材として配設されてい支持板１３は、その両端で
、電気絶縁性の接着剤１４によって導電路＋１筐体の壁
１２と接着され、また透孔１１ｂからのビス１５によっ
て導電路１１に固定されている。

発熱体から導電路１１に伝達してきた熱量は、支持板１
３の配設個所からこの支持板１３を経て筐体の璧工２を
通り、外部に放熱される。それゆえ、この配設個所は低
温化する。このとき、支持板１３の熱伝達の程度を変化
させることにより、筐体の壁１２からの放熱量を変化で
きるので、この配設個所の低温化の度合を調節すること
ができる。また、支持板１３はその機械的強度が大きく
、導電路１１を筐体に支持する支持部材の役割もしてい
る。

第６図は、他の実施例を示す分解斜視図で、発熱体１は
その端部に形成されている透孔１ａと、電極２の透孔２
ａをポル）３ａ、ナン）３ｂで緊締することにより、電
極２と接続されている。そして、発熱体ｌの端子部には
、支持板Ｉ６の上部が電気絶縁性の接着剤１４で接着さ
れ、下部は筐体の壁１２に取付けられている。この場合
も、第５図の場合と同じように、支持板１６を介して、
熱が外部に放熱されるので、発熱体ｌにおける支持板１
６の接着個所は低温化する。そして、この支持板１６は
発熱体ｌを筐体に支持する支持部材としても機能してい
る。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の発熱装置は、そ
の構成を、発熱体または該発熱体と電極の間を接続する
導電路のいずれかに、放熱調整部材、または放熱体と接
続する熱伝導部材が配設されているようにしたので、こ
の配設個所を他の部分に比べて低温化することができる
。それゆえ、この配設個所に支持部材のような他の部材
を接触させても、これら部材が熱変質または熱を負傷す
ることがないので、この個所を支持点にして大型の発熱
体を組立てることができる。

また、例えば、発熱体に熱伝導部材を配設した場合、低
温化したその個所を高温発熱体に隣接し４゜ て配置することにより、この個所を熱放散バリアとして
作用させることもでき、その結果、発熱体の温度分布を
均一化することができる。

また、導電路に熱伝導部材を配設した場合、その個所、
したがって導電路、更には導電路に連なる電極を低温化
できるので、各接続部や電極、導電路の熱損傷を軽減で
きるとともに、構造を単純化することもできる。

更に、発熱体または導電路に放熱調整部材を配設した場
合も同様に、それらの配設個所が低温化するので、前記
と同様の効果を得ることができるのみならず、放熱調整
部材の放熱量を変化させることにより、発熱体における
微妙な温度分布の調整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はいずれも放熱調整部材を配設したとき
の実施例を示す斜視図で、第５図、第６図は熱伝導部材
を配設したときの実施例を示す斜視図である。 １・・・Ｃ／Ｃコンポジット製発熱体、２・・・電極、
ｌａ、２ａ、ｌｌａ、ｌ１ｂ＝・・透孔、３ａ・・・ボ
ルト、３ｂ・・・ナツト、４・・・導電性接着剤、５・
・・フィン、５ａ、５ｂ・・起上り部、６・・・黒化塗
料層、７・・・板体（放熱調整部材）、８．１５・・・
ビス、１１・・・Ｃ／Ｃコンポジット製導電路、１２・
・・筐体の壁（放熱体）、１３．１６・・・支持板（熱
伝導部材）、１４・・・電気絶縁性接着剤。 出願人　　ハナワ熱電金属株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発熱体または該発熱体と電極の間を接続する導電路のい
   ずれかに、放熱調整部材、または放熱体と接続する熱伝
   導部材が配設されていることを特徴とする発熱装置。